工程技术 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 城市桥梁设计原则及关键环节探讨 黄锦赕 （江苏纬信工程咨询有限公司 江苏南京 ２１ ００２９） 摘要：桥栗在现代城市交通中的重要性越来越高。近年来，国内发生了多起大型桥梁坍塌事故，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，本 文基于此背景对桥梁设计需要遵循的原则以及关键环节进行了探讨，以期今后的桥栗设计更为优化，减少灾难性事故的发生。 关键词：城市桥梁 设计原则 关键设计环节 中图分类号：Ｕ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ ２－３ ７９１（２０１３）０４（ｃ）一００６３—０２ 随着我国经济的飞速发展，城镇化进 构的强度和稳定性、防撞栏杆的高度和强 ２桥梁设计关键环节探讨 程越来越快，城市人口密集度的增加使得 度、照明设施以及防震措施有关。因此在这 ２．１抗震设计问题 城市交通越来越拥堵。专家学者为缓解该 些方面都应该满足设计的标准。结构的强 由于我国处于环太平洋地震带和欧亚 问题想出了很多良策，除了拓宽公路以增 加流量，还想到了利用地下和空中的空间， 比如地铁和城市高架桥。本文研究的对象 为桥梁。留意观察我们发现近些年国内发 生了多起恶性的桥梁坍塌事故，例如２０１２ 年８月２４日哈尔滨阳明滩大桥疏解工程引 桥整体塌落，３人死亡｛２０ｌ２年５月平江苑固 桥坍塌，２人遇难，４人失踪等等，造成了灾 难性的后果，抛开经济损失不说，很多家庭 因此而破碎。原本用于方便大家的工程对 这些家庭造成了无法弥补的伤害。反思原 因，虽然有很多是非技术性的，比如由于雨 季的暴雨，洪水等自然因素，还有因为超载 等违反交规的因素，但我们更应该从桥梁 自身的质量方面找原因。桥梁的工程质量 跟最初的设计和之后的施工关系紧密，但 最主要的还是设计阶段，至于施工阶段，只 要按照施工规范，不偷工减料，一般来说不 会有问题。在桥梁的设计阶段就要做好各 个方面的假设，把方方面面可能遇到的对 桥梁造成损坏的因素都考虑进去并加入到 设计当中，如此，便不会或者减少桥梁坍塌 之类灾难性事故的发生，交通参与者和每 个家庭都能从中受益。因此本文着重探讨 桥梁在设计过程中需要特别注意的关键性 技术问题以及其他问题。 １桥梁设计应遵循的原则 城市桥梁是指城市范围内，修建在城 市河道上的桥梁和道路与道路立交、道路 跨越铁道的立交桥及人行天桥，主要包括 永久性桥和半永久性桥…。桥梁设计应符 合城乡规划的要求，根据道路功能、等级、 通行能力及防洪抗灾要求，结合水文、地 质、通航、环境等条件进行综合设计。因技 术、经济上的原因需分期实施，则应保留 远期发展余地 。作为城市交通的公路桥 梁应根据所在公路的作用、性质和将来发 展的需要，除应符合技术先进、安全可靠、 适用耐久、经济合理的要求外，还应按照 美观和有利环保的原则进行设计，并考虑 因地制宜、就地取材、便于施工和养护等 因素。 １．１安全可靠 桥梁的安全性是设计中遵循的最主要 的原则，所有设计要注意的问题几乎都与 安全性有关。而桥梁的安全性主要与桥结 度和稳定性是保证桥梁维持其功能的基 地震带之间，属于地震多发国家，并且地震 础；行人与车流之间应该设有防护栏；车流 带来的破坏性十分巨大，因此在桥梁设计 量大的桥梁一定要考虑照明设施的安装； 中抗震方面的考虑绝对是不可忽视的。 对修建在地震区的桥梁，应严格按照抗震 一般而言，桥梁震害有桥台、桥墩、支 标准进行设计。 座、主梁、基础震害之分【３］，是通过桥梁的不 １．２适用耐久 同部位进行划分的，带来的后果不尽相同， 桥面宽度能满足当前以及今后规划年 但却都是主要震害，因此应在设计中从这 限内的交通流量（包括行人通道）；桥梁结构 些方面详细考虑。在实际设计中可对桥梁 在通过设计荷载时不出现过大的变形和过 进行延性设计提高结构的延性性能，从而 宽的裂缝；桥跨结构的下方要有利车辆和 保证桥梁的抗震功能；加强对桥梁细部构 行人的通行；桥梁的两端要便于车辆的进 造的研究，对结构分解越细，考虑越周全， 入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；考 最终建造出来的桥梁的抗震性能越高；重 虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通信 视基础抗震设计。桥梁的承重主体就是基 等）的搭载。 础，基础的破坏对桥梁结构的影响是毁灭 １．３经济合理 性的，因此，基础的抗震设计成为了整个桥 桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材 梁抗震设计的第一道关。 和方便施工的原则；经济的桥型应该是造 ２．２桥面排水设计问题 价和养护费用综合最省的桥型。设计中应 通过调查研究发现，目前我国桥梁设 充分考虑维修的方便和维修费用少，维修 计者在进行桥面排水设计时存在的主要问 时尽可能不中断交通，或使中断交通的时 题有【４１：（１）桥面纵横坡设置不合理。（２）雨水 间最短；所选择的桥位应是地质、水文条件 口或泄水孔设置不合理。（３）排水设施构造 好，并使桥梁长度较短。 细节不当。针对这些缺陷，可以从以下几个 １．４技术先进 方面进行设计：（１）合理计算确定桥面排水 在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽 管数量。（２）根据桥梁断面形式确定排水方 可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和 式。（３）注重构造细节的处理。（４）注重与景 新工艺。在注意认真学习国内外的先进技 观设计的协调。桥面排水虽然不是桥梁的 术、充分利用最新科学技术成就的同时，努 主体工程，在实际设计中常常被忽视，但因 力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的 此而造成的后果往往也是人们所预料不到 设计思想。只有这样才能更好地贯彻适用、 的，因此一个完整的桥梁设计方案该部分 经济、安全、美观的原则，提高我国的桥梁 的内容也不可或缺。 建设水平，赶上和超过世界先进水平。 ２．３桥梁结构设计问题 １．５美观 目前，国内桥梁设计者在结构设计方 一座桥梁应具有优美的外形，而且这 面主要存在以下问题：将主要关注点集中 种外形从任何角度看都应该是优美的。结 于桥梁强度方面，而对耐久性这个指标极 构布置必须简练，并在空间上有和谐的比 少涉及；并且只重视桥梁结构的建造而忽 例。桥型应与周围环境相 调，城市桥梁和 视结构的维护［５］。在片面追求桥梁强度而不 游览区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上 注重耐久性的指导思想下设计出的桥梁没 的要求。合理的结构布局和轮廓是桥梁美 有进行专门的耐久性试验，没有明确的使 观的主要因素，另外，施工质量对桥梁美观 用年限，一股只能满足交付使用最初的几 也有很大影响。 年；没有加入桥梁后期维护考虑的桥梁会 １．６环境保护和可持续发展 在维护期内对交通造成极大影响。 桥梁设计应考虑环境保护和可持续发 通过调查研究，发现造成混凝土结构 展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方 耐久性不足的原因有：（１）桥梁设计的耐久 案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组 性标准低。在我国现行的桥梁设计规范中 织设计等全面考虑环境要求，采取必要的 只明确规定了桥梁的安全性，而耐久性并 工程控制措施，并建立环境监测保护体系， 没有提出具体的要求。因此设计人员在进 将不利影响减至最小。 （下转６５页） 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ６３ 工程技术 表７ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ． 皿圆 抗压强度ＭＰａ ７天 ３９．６ 水泥ｌ ２７３ 粉煤灰 ｋｇ ｌ４７ 机制砂 ｋｇ ７６７ 碎石ｋｇ ５～１６ ｌ６～３１．５ ｍｍ ｍｍ 水ｌ【ｇ １６０ 减水剂 ｋｇ ８．２ 坍落度 ｍｍ １８０ 初凝时间 ｈ ２６ 终凝时间 ｈ ２９ ２８天 ５２．４ ３３ｌ ７７２ 表８ ｌ水泥 粉煤灰 机制砂 碎石ｋｇ 水ｋｇ 减水剂 坍落度 初凝时间 终凝时间 抗压强度ＭＰａ ｌ ｋｇ ３２８ ｋｇ ｌ０７ ｋｇ ７９０ ５～１６ ｍｍ Ｉ ｌ６～３１．５ ｍｍ ３１４ ｌ ７３２ １６Ｏ ｋｇ ９．２ ｍｍ １９５ ｈ ２５ ｎ ２９ ７天 Ｉ ２８天 ４１．４ ｌ ５４．６ ２８天平均抗压强度为４８．６ ＭＰａ，６０天平均 抗压强度为５３．９ ＭＰａ，９０天平均强度达到 （３）要重点说到混凝土的振捣工艺控 ７粉煤灰混凝土的发展前景 制，充分振捣是满足混凝土强度和外观的 当前我国粉煤灰的年排量位居世界首 重要因素，是避免混凝土表面出现蜂窝、麻 位，在混凝土中掺用粉煤灰不仅可以改善 面、砂眼等现象的最直接有效手段，振捣时 混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使 ５５．８ ＭＰａ。２０ｌＯ年ｌ１月ｌ９日施工黔西岸承台 混凝土（泵送），现场测得坍落度为ｌ９０ ｍｍ、 ｌ９０ ｍｍ、１９５ ｍｍ，取样进行３天、７天、２８天、 要控制以下几个要点。 用寿命，同时可以大幅度减少耗费能源，污 ６０天、９０天抗压强度试验，测得３天平均抗 ①分层浇筑最好是３０～４０ ｃｍ，人力足 染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是 压强度达，０２２．３ ＭＰａ、７天平均抗压强度达到 ４０．１ ＭＰａ、２８天平均抗压强度达到５１．５ ＭＰａ、 ６０天平均抗压强度达到５２．７ ＭＰａ、９０天平均 抗压强度达到５４．３ ＭＰａ。 够，振捣必须在混凝土初凝前完成。 种绿色混凝土。大力推广粉煤灰混凝土 ②振捣棒的插入方法是快插慢拔，以 在我国土木建筑工程中的应用，是节能环 使气泡充分溢出。 保利国利民的事业，有着强大的生命力和 ③振捣时间不可过长，也不可过短，在 广阔的发展前景。 一３０ ｓ左右为宜，密实的标准是混凝土表面不 ６混凝土的控制措施 再下沉，无气泡冒出，表面出现平坦泛浆现 参考文献 （１）原材料的选用必须严把质量关，桥 象，如果振捣时间过短，则不利于气泡充分 ［１】吴小缓，芦青。黄明．大掺量粉煤灰生产 梁规范要求混凝土表面密实，平整，无色 冒出，太长，则粗石料下沉，引起离析。 粉煤灰硅酸盐水泥的成本效益分析 差，所以严格控制混凝土原材料质量是关 ④混凝土的自由下落高度不得超过 【Ｃ］／／２０１ １中国水泥技术年会暨第十三 键的、必须的，应合理确定混凝土的设计配 ２ ｍ，为了避免混凝土离析，应严格控制串 合比，以其高混凝土的内在质量来尽量减 筒至混凝士面高度，不得超过１．５ ｍ。最后， 届全国水泥技术交流大会论文集， ２０ｌ１． 少瑕疵和色差。同一桥梁应选用同一产地， 浇筑完成要加强混凝土的养护工作，不仅 ［２】钱觉时．粉煤灰特性与粉煤灰混凝土 同一品牌的水泥，而且应尽量选用低中热 为了防止裂缝，也为了表面颜色统一，尤其 【Ｍ】．科学出版社，２００２（５）． 品种，在水泥用量的控制上，增加粉煤灰等 应该注意养护用水应用自来水，才能保证 【３］韩冀豫．高掺量粉煤灰水泥水化产物 外加剂来减少水泥用量，一为避免不同水 混凝土外观颜色一致，不可随意用各种生 Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶聚合程度的研究［Ｄ】．武汉 泥引起色差，二为避免水化热过大而造成 的混凝土表面裂缝。 活污水或工业废水等养护。养护期内必须 理工大学，２０１１． 将垫石钢筋覆盖，注意外观防护，防止垫石 ［４】范今华．浅议大掺量粉煤灰混凝土［Ｊ】． 黑龙江科技信息，２０１ｌ（１ ５）． （２）在保证设计强度的前提下，用其高 钢筋遇水生锈，锈水流至承台周边影响外 混凝土的和易性，流动性为标准。对初凝时 观，保证混凝士外观的清洁。另外，冬季施 工浇筑完毕后，必须做好保温防冻工作。 间及坍落度应严格控制。 （上接６３页） 行结构设计时不会过多考虑这个方面。（２） 施工过程片面追求进度。混凝土的强度与 耐久性之间是有关联的，过于追求混凝土 的强度和赶工期，使得强度的提升却造成 耐久性不足。（３）桥梁使用过程中缺乏正常 Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）ｔ６］等角度进行思考，为桥梁设计的 ［３】姜群．现代城市桥梁抗震设计的若干问 完美把好最后一道关。 题［Ｊ］．中国建设信息，２０１２（１１）． …４尹梅，王巍．城市桥梁桥面排水设计中 ３结语 的问题与处理方法【Ｊ］．市政技术，２００８， 的检测维修。缺少检测就不会发现桥梁存 在的隐患，因而无法采取相应的维护措施。 那么应如何设计以保证桥梁混凝土的 耐久性大大增加？混凝土应选用低水化热、 ９． 城市桥梁越来越成为城市交通新的依 赖，建设好城市桥梁交通越发变得重要而 ［５］陈云峰．城市桥梁结构设计方面的问题 分析…．城市建设理论研究，２０１２（１４）． 迫切。设计阶段是关乎到整个桥梁最终建 成的安全性、实用性的基础，而我国桥梁设 ［６】万敏．我国桥梁景观设计的现状与发展 计从业者在实践过程中存在一些共性的问 【Ｊ】．桥梁建设，２００２（６）． ７】戴志中．城市桥空间［Ｍ】．东南大学出版 题会导致城市桥梁建设这方面或那方面的 【社，２００３． 低Ｃ ３Ａ含量、偏低含碱量的水泥。混凝土的 缺陷，因此桥梁设计应当成为我国城市桥 ８］强士中．桥梁工程【Ｍ】．西南交通大学出 骨料宜选用坚固耐久的洁净骨料，重视粗 梁从业者研究的重点。文章从城市桥梁的 ［版社，２０００． 骨料级配及粒形，可以将适量引起作为常 主要方面分析了各自的重要性，并提出了 ［９】罗韧．桥梁工程导论【Ｍ】．中国建筑工业 规手段，宜采用偏低的用水量并单方 相应的对策建议，很好地解决了部分问题，混凝土中水泥材料最低和最高用量，尽可 能降低水泥材料中的硅酸盐水泥用量。 ２．４桥梁景观设计问题 为我国城市桥梁设计人员打开思路，设计 出更好的城市桥梁抛砖引玉。文章未研究 透彻之处笔者还将继续关注。 出版社，２０００． 随着生活水平的提高以及人们审美的变 化，一项事物仅仅有使用功能还不够完美，人 参考文献 １】冯明友．对目前城市桥梁设计中一些问 们还在追求其外观方面的完美。对于桥梁这 【题的探讨 ．中国民居，２０１２，ｌ０． ２］城镇桥梁设计规范（ＣＪＪ一２０ １ １）Ｉｓ】． 桥梁的夜景观、桥梁景观ＣＩ（Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ 【样的交通事物，设计者可从桥梁的环境景观、 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ６５
